第二章負(fù)荷計(jì)算

1、湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 內(nèi)容提要：內(nèi)容提要： 負(fù)荷計(jì)算的基本概念負(fù)荷計(jì)算的基本概念 負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算 功率因數(shù)及其提高功率因數(shù)及其提高 負(fù)荷計(jì)算舉例負(fù)荷計(jì)算舉例 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 一、負(fù)荷的基本概念一、負(fù)荷的基本概念 1. 1. 計(jì)算負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷 計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)等效負(fù)荷，假想負(fù)荷求計(jì)算負(fù)荷的過程稱計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)等效負(fù)荷，假想負(fù)荷求計(jì)算負(fù)荷的過程稱 為負(fù)荷計(jì)算。為負(fù)荷計(jì)算。 電力用戶的實(shí)際負(fù)荷并不等于用戶中所有用電設(shè)備額定電力用戶的實(shí)際負(fù)荷并不等于用戶中所有用電設(shè)備額定 功率之和，這是因?yàn)椋汗β手?，這是因?yàn)椋?1）并非所有設(shè)備都同時(shí)投入

2、工作。）并非所有設(shè)備都同時(shí)投入工作。 2）并非所有設(shè)備都能工作于額定狀態(tài)。）并非所有設(shè)備都能工作于額定狀態(tài)。 3）并非所有設(shè)備的功率因數(shù)都相同。）并非所有設(shè)備的功率因數(shù)都相同。 4）還應(yīng)考慮用電設(shè)備的效率與配電設(shè)備的功率損耗。）還應(yīng)考慮用電設(shè)備的效率與配電設(shè)備的功率損耗。 因此，在用戶供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，必須首先找出這些用電因此，在用戶供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，必須首先找出這些用電 設(shè)備的等效負(fù)荷。設(shè)備的等效負(fù)荷。 所謂等效是指用電設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)配電設(shè)備所產(chǎn)生所謂等效是指用電設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)配電設(shè)備所產(chǎn)生 的最大熱效應(yīng)與等效負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等，或?qū)嶋H負(fù)荷產(chǎn)的最大熱效應(yīng)與等效負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等，或?qū)?/p>

3、際負(fù)荷產(chǎn) 生的最大溫升與等效負(fù)荷產(chǎn)生的溫升相等。生的最大溫升與等效負(fù)荷產(chǎn)生的溫升相等。 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 一、關(guān)于負(fù)荷的基本概念一、關(guān)于負(fù)荷的基本概念 a)a)單位容量法單位容量法 b)b)需要系數(shù)法需要系數(shù)法 c)c)利用系數(shù)法利用系數(shù)法 d)d)二項(xiàng)式法二項(xiàng)式法 1. 1. 計(jì)算負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷 計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)等效負(fù)荷，假想負(fù)荷，導(dǎo)體通過這個(gè)負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)等效負(fù)荷，假想負(fù)荷，導(dǎo)體通過這個(gè)負(fù)荷 時(shí)導(dǎo)體產(chǎn)生的最高溫升正好和通過實(shí)際的變動(dòng)負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生時(shí)導(dǎo)體產(chǎn)生的最高溫升正好和通過實(shí)際的變動(dòng)負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生 的溫升相等。求計(jì)算負(fù)荷的過程稱為負(fù)荷計(jì)算。的溫升相等。求計(jì)算負(fù)荷的

4、過程稱為負(fù)荷計(jì)算。 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 一、負(fù)荷的基本概念一、負(fù)荷的基本概念 a)a)連續(xù)運(yùn)行工作制連續(xù)運(yùn)行工作制 b)b)短期運(yùn)行工作制短期運(yùn)行工作制 c)c)斷續(xù)周期工作制斷續(xù)周期工作制 2. 2. 設(shè)備容量設(shè)備容量 不能將設(shè)備銘牌上的額定功率相加作為用戶的電力負(fù)不能將設(shè)備銘牌上的額定功率相加作為用戶的電力負(fù) 荷，因?yàn)樗鼈兊墓ぷ髦撇煌Ｒ话銓⑵渌ぷ髦葡碌脑O(shè)備荷，因?yàn)樗鼈兊墓ぷ髦撇煌Ｒ话銓⑵渌ぷ髦葡碌脑O(shè)備 額定功率換算到長(zhǎng)期工作制下的功率稱為設(shè)備容量額定功率換算到長(zhǎng)期工作制下的功率稱為設(shè)備容量Pe。 PN- Pe 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電

5、子課件 連續(xù)運(yùn)行工作制連續(xù)運(yùn)行工作制 短期運(yùn)行工作制短期運(yùn)行工作制 斷續(xù)周期工作制斷續(xù)周期工作制 能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，每次連續(xù)工作時(shí)能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，每次連續(xù)工作時(shí) 間超過間超過8 8小時(shí)，運(yùn)行時(shí)負(fù)荷比較穩(wěn)小時(shí)，運(yùn)行時(shí)負(fù)荷比較穩(wěn) 定。定。 這類設(shè)備的工作時(shí)間較短，停歇時(shí)這類設(shè)備的工作時(shí)間較短，停歇時(shí) 間較長(zhǎng)。間較長(zhǎng)。 這類設(shè)備的工作呈周期性，時(shí)而工這類設(shè)備的工作呈周期性，時(shí)而工 作時(shí)而停歇，如此反復(fù)，且工作時(shí)作時(shí)而停歇，如此反復(fù)，且工作時(shí) 間與停歇時(shí)間有一定比例。間與停歇時(shí)間有一定比例。 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 斷續(xù)周期工作制（重復(fù)短暫工作制）斷續(xù)周期工作制（重復(fù)短暫工作制

6、） 斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，通常用負(fù)荷持續(xù)率斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，通常用負(fù)荷持續(xù)率(暫載暫載 率率)FC表征其工作特征，取一個(gè)工作周期內(nèi)的工表征其工作特征，取一個(gè)工作周期內(nèi)的工 作時(shí)間與工作周期的百分比值，記為作時(shí)間與工作周期的百分比值，記為FC ： 式中式中 tg，tx工作時(shí)間與停歇時(shí)間，兩者之和為工作時(shí)間與停歇時(shí)間，兩者之和為 工作周期工作周期T，工作周期一般不超過，工作周期一般不超過10分鐘。分鐘。 負(fù)荷持續(xù)率負(fù)荷持續(xù)率(暫載率暫載率)也可表示為也可表示為 100% g gx t FC tt 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 實(shí)際負(fù)荷持續(xù)率下的功率修正公式實(shí)際負(fù)荷持續(xù)率下的

7、功率修正公式 NN N N NNNN N N N N N NNN PPP SPPP PP PP P t T t t IRtIA IPUIP 2 %25 cos %100 1 , 1 1 25 100 2 ，因此設(shè)備容量為對(duì)吊車要求統(tǒng)一換算到 ，因此設(shè)備容量為到對(duì)電焊機(jī)要求統(tǒng)一換算 下的功率應(yīng)該修正為最后在實(shí)際負(fù)荷持續(xù)率 則有和額定功率持續(xù)率設(shè)備一般給出額定負(fù)荷 因此有 在同一周期內(nèi)負(fù)荷持續(xù)率 量相同時(shí)在設(shè)備電阻不變而發(fā)熱熱量 故在相同電壓下功率 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 設(shè)備容量的確定設(shè)備容量的確定 p 在每臺(tái)用電設(shè)備的銘牌上都有在每臺(tái)用電設(shè)備的銘牌上都有“額定功率額定

8、功率”PN，但由于各，但由于各 用電設(shè)備的額定工作方式不同，不能簡(jiǎn)單地將銘牌上規(guī)定用電設(shè)備的額定工作方式不同，不能簡(jiǎn)單地將銘牌上規(guī)定 的額定功率直接相加，必須先將其換算為同一工作制下的的額定功率直接相加，必須先將其換算為同一工作制下的 額定功率，然后才能相加。經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制額定功率，然后才能相加。經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制 下的下的“額定功率額定功率”稱為稱為“設(shè)備容量設(shè)備容量”，用，用Pe示。示。 p 連續(xù)工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備容量連續(xù)工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備容量 : Pe=PN 照明設(shè)備（無鎮(zhèn)流器）：照明設(shè)備（無鎮(zhèn)流器）：Pe=PN 照明設(shè)備（有鎮(zhèn)流器，熒光燈）：照明設(shè)備（有

9、鎮(zhèn)流器，熒光燈）：Pe=1.2PN 照明設(shè)備（有鎮(zhèn)流器，高壓水銀燈）：照明設(shè)備（有鎮(zhèn)流器，高壓水銀燈）：Pe=1.1PN 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 設(shè)備容量的確定設(shè)備容量的確定 斷續(xù)周期工作制的設(shè)備容量斷續(xù)周期工作制的設(shè)備容量 吊車機(jī)組用電動(dòng)機(jī)（包括電葫蘆、起重機(jī)、行車等吊車機(jī)組用電動(dòng)機(jī)（包括電葫蘆、起重機(jī)、行車等 ）的設(shè)備）的設(shè)備 安裝容量統(tǒng)一換算到安裝容量統(tǒng)一換算到FC=25%時(shí)的額定功率（時(shí)的額定功率（kW），若其），若其 FCN不等于不等于25%時(shí)應(yīng)進(jìn)行換算，公式為時(shí)應(yīng)進(jìn)行換算，公式為: 2 25% N N eNN FC PPPFC 電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備安裝

10、容量統(tǒng)一換算到電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備安裝容量統(tǒng)一換算到FC100% 時(shí)的額定容量。若其銘牌暫載率時(shí)的額定容量。若其銘牌暫載率FCN不等于不等于100%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行換時(shí)，應(yīng)進(jìn)行換 算，公式為算，公式為: cos eNNNNN PPFCSFC FCN為與銘牌容量對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率為與銘牌容量對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 （2 2）電焊機(jī)的設(shè)備容量）電焊機(jī)的設(shè)備容量 電焊機(jī)屬于反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到電焊機(jī)屬于反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到 ， 所以所以2 2臺(tái)電焊機(jī)的設(shè)備容量：臺(tái)電焊機(jī)的設(shè)備容量： 100%FC 解：（解：（1

11、1）金屬切削機(jī)床的設(shè)備容量）金屬切削機(jī)床的設(shè)備容量 金屬切削機(jī)床屬于長(zhǎng)期連續(xù)工作制設(shè)備，所以金屬切削機(jī)床屬于長(zhǎng)期連續(xù)工作制設(shè)備，所以2020臺(tái)金屬切削機(jī)床的臺(tái)金屬切削機(jī)床的 總?cè)萘繛椋嚎側(cè)萘繛椋?例例 某小批量生產(chǎn)車間某小批量生產(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機(jī)床共線路上接有金屬切削機(jī)床共20臺(tái)（其中臺(tái)（其中10.5kW-4臺(tái)，臺(tái)， 7.5kW-8臺(tái)，臺(tái)，5kW-8臺(tái)），車間有臺(tái)），車間有380V電焊機(jī)電焊機(jī)2臺(tái)（每臺(tái)容量臺(tái)（每臺(tái)容量 20kVA， , ），車間有吊車），車間有吊車1臺(tái)臺(tái)11kW， ），）， 試計(jì)算此車間的設(shè)備容量。試計(jì)算此車間的設(shè)備容量。 65% E FC cos0.5 E

12、25% E FC 1eNi PPkW142585 . 785 .104 2 2cos eNEN PSFCkW1 .165 . 065. 0202 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 （3）吊車的設(shè)備容量）吊車的設(shè)備容量 吊車屬于反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到吊車屬于反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到 ， 所以所以1臺(tái)吊車的容量為：臺(tái)吊車的容量為： (4) 車間的總設(shè)備安裝容量為：車間的總設(shè)備安裝容量為： 25%FC 3 25 11kW E eNN FC PPP FC 142 16.1 11169kW e P 例例 某小批量生產(chǎn)車間某小批量生產(chǎn)車間380V線

13、路上接有金屬切削機(jī)床共線路上接有金屬切削機(jī)床共20臺(tái)（其中臺(tái)（其中10.5kW-4臺(tái)，臺(tái)， 7.5kW-8臺(tái)，臺(tái)，5kW-8臺(tái)），車間有臺(tái)），車間有380V電焊機(jī)電焊機(jī)2臺(tái)（每臺(tái)容量臺(tái)（每臺(tái)容量 20kVA， , ），車間有吊車），車間有吊車1臺(tái)臺(tái)11kW， ），）， 試計(jì)算此車間的設(shè)備容量。試計(jì)算此車間的設(shè)備容量。 65% E FC cos0.5 E 25% E FC 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 二、負(fù)荷的計(jì)算二、負(fù)荷的計(jì)算 考慮到設(shè)備可能在額定工況下運(yùn)行，單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)考慮到設(shè)備可能在額定工況下運(yùn)行，單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì) 算負(fù)荷就取設(shè)備的容量。算負(fù)荷就取設(shè)備的容量。 c

14、e cc 22 ccc c c N tan 3 PP QP SPQ S I U 考慮到電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率，單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算負(fù)荷考慮到電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率，單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算負(fù)荷Pc.M應(yīng)應(yīng) 按下式計(jì)算：按下式計(jì)算： M MN Mc P P . . 1單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 電動(dòng)機(jī)額定功率時(shí)的效率電動(dòng)機(jī)額定功率時(shí)的效率 用電設(shè)備銘牌給出的功率用電設(shè)備銘牌給出的功率 因數(shù)角的正切值因數(shù)角的正切值 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 當(dāng)計(jì)算配電干線（譬如，第當(dāng)計(jì)算配電干線（譬如，第j條）上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，首條）上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，首 先將用電設(shè)備分組，求出各組用電設(shè)備的總安裝容

15、量先將用電設(shè)備分組，求出各組用電設(shè)備的總安裝容量PN.i， 然后查表得到各組用電設(shè)備的需要系數(shù)然后查表得到各組用電設(shè)備的需要系數(shù)kd.i及對(duì)應(yīng)的功率及對(duì)應(yīng)的功率 因數(shù)因數(shù)cos i和功率因數(shù)正切值和功率因數(shù)正切值tan i，則，則 c.c.d.e. c.c.c. 22 c.c.c. tan jiii jiii jjj PPK P QQP SPQ 2用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 需要系數(shù)法適用于用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、設(shè)備容量差別需要系數(shù)法適用于用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、設(shè)備容量差別 不大的場(chǎng)合。若用電設(shè)備組的設(shè)備臺(tái)數(shù)較少時(shí)，其計(jì)不大的場(chǎng)合。若用電

16、設(shè)備組的設(shè)備臺(tái)數(shù)較少時(shí)，其計(jì) 算結(jié)果往往偏小。算結(jié)果往往偏小。 對(duì)于設(shè)備臺(tái)數(shù)為對(duì)于設(shè)備臺(tái)數(shù)為3臺(tái)及以下的用電設(shè)備組，其計(jì)算負(fù)荷臺(tái)及以下的用電設(shè)備組，其計(jì)算負(fù)荷 應(yīng)取各設(shè)備功率之和；應(yīng)取各設(shè)備功率之和；4臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷宜取設(shè)臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷宜取設(shè) 備功率之和乘以備功率之和乘以0.9的系數(shù)。的系數(shù)。 2用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 車間或全廠的負(fù)荷計(jì)算以車間內(nèi)用電設(shè)備組或配電干線車間或全廠的負(fù)荷計(jì)算以車間內(nèi)用電設(shè)備組或配電干線 的計(jì)算負(fù)荷為基礎(chǔ)，從負(fù)荷端逐級(jí)向電源端計(jì)算，而且需要的計(jì)算負(fù)荷為基礎(chǔ)，從負(fù)荷端逐級(jí)向電源端計(jì)算，而且

17、需要 在各級(jí)配電點(diǎn)乘以同期系數(shù)在各級(jí)配電點(diǎn)乘以同期系數(shù)K ，即，即 2 c 2 cc . cc . cc QPS QKQ PKP j j 3車間或全廠的計(jì)算負(fù)荷車間或全廠的計(jì)算負(fù)荷 求出變壓器低壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷后，變壓器高壓側(cè)的計(jì)算求出變壓器低壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷后，變壓器高壓側(cè)的計(jì)算 負(fù)荷等于低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷與變壓器功率損耗之和。在初步設(shè)負(fù)荷等于低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷與變壓器功率損耗之和。在初步設(shè) 計(jì)時(shí)，變壓器的功率損耗可按下式近似估算計(jì)時(shí)，變壓器的功率損耗可按下式近似估算 cT cT )08. 005. 0( )02. 001. 0( SQ SP 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 企業(yè)負(fù)荷確

18、定的步驟 從負(fù)荷端開始，逐從負(fù)荷端開始，逐 級(jí)上推到電源進(jìn)線級(jí)上推到電源進(jìn)線 端。端。 用電設(shè)備組用電設(shè)備組 車間低壓變壓器車間低壓變壓器 出線出線 高壓出線高壓出線 企業(yè)變壓器出線企業(yè)變壓器出線 企業(yè)進(jìn)線企業(yè)進(jìn)線 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 4單相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定單相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 當(dāng)單相用電設(shè)備的總?cè)萘啃∮谌嘣O(shè)備總?cè)萘康漠?dāng)單相用電設(shè)備的總?cè)萘啃∮谌嘣O(shè)備總?cè)萘康?5時(shí)，時(shí)， 不論單相設(shè)備如何分配，均可直接按三相平衡負(fù)荷計(jì)算；不論單相設(shè)備如何分配，均可直接按三相平衡負(fù)荷計(jì)算； 若單相用電設(shè)備的總?cè)萘看笥谌嘤秒娫O(shè)備總?cè)萘康娜魡蜗嘤秒娫O(shè)備的總?cè)萘看笥谌嘤?/p>

19、電設(shè)備總?cè)萘康?5 時(shí)，則需將其換算成三相等效負(fù)荷后，再參與負(fù)荷計(jì)算。時(shí)，則需將其換算成三相等效負(fù)荷后，再參與負(fù)荷計(jì)算。 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 4單相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定單相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 單相用電設(shè)備換算為三相等效設(shè)備容量的方法：?jiǎn)蜗嘤秒娫O(shè)備換算為三相等效設(shè)備容量的方法： 1）單相設(shè)備接于相電壓時(shí)，將三相線路中單相用電）單相設(shè)備接于相電壓時(shí)，將三相線路中單相用電 設(shè)備容量最大的一相乘以設(shè)備容量最大的一相乘以3作為三相等效設(shè)備容量。作為三相等效設(shè)備容量。 3 eem PP 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 4單相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定單相用

20、電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 2）單相設(shè)備接于相同線電壓時(shí)換算公式如下：）單相設(shè)備接于相同線電壓時(shí)換算公式如下： 3 eem PP 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 4單相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定單相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 3）單相設(shè)備接于不同線電壓時(shí)，首先應(yīng)將接于線電壓的）單相設(shè)備接于不同線電壓時(shí)，首先應(yīng)將接于線電壓的 單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量，然后再分相計(jì)單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量，然后再分相計(jì) 算各相的設(shè)備容量，取最大負(fù)荷相的設(shè)備容量的算各相的設(shè)備容量，取最大負(fù)荷相的設(shè)備容量的3倍來作為倍來作為 等效的三相負(fù)荷容量。接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接等效的三

21、相負(fù)荷容量。接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接 于相電壓的設(shè)備容量時(shí)，換算公式如下：于相電壓的設(shè)備容量時(shí)，換算公式如下： BCCBCCACCAC BCCBCCACCAC ABBABBCBBCB ABBABBCBBCB CAACAABABA CAACAABAABA PqPqQ PpPpP PqPqQ PpPpP PqPqQ PpPpP A 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 4單相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定單相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 3）單相設(shè)備接于不同線電壓時(shí)，等效三相計(jì)算負(fù)荷：）單相設(shè)備接于不同線電壓時(shí)，等效三相計(jì)算負(fù)荷： 3 3 cem cem PP QQ 湖南科技大學(xué)信息與電氣工

22、程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 4單相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定單相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 4）既有單相接于線電壓，又有單相設(shè)備接于不相電壓時(shí)：）既有單相接于線電壓，又有單相設(shè)備接于不相電壓時(shí)： 將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容 量，然后計(jì)算各相的設(shè)備容量，再取最大有功負(fù)荷相的設(shè)備量，然后計(jì)算各相的設(shè)備容量，再取最大有功負(fù)荷相的設(shè)備 容量的容量的3倍來作為等效的三相負(fù)荷容量。倍來作為等效的三相負(fù)荷容量。 3 3 cem cem PP QQ 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 例題 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電

23、子課件 例題 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 例題 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 例題 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 舉例：舉例： 某機(jī)修車間某機(jī)修車間380v380v線路上，接有金屬切削機(jī)床線路上，接有金屬切削機(jī)床2020臺(tái)，共臺(tái)，共50kw50kw，通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)機(jī)2 2臺(tái)共臺(tái)共3kw3kw，電，電 阻爐阻爐1 1臺(tái)臺(tái)2kw2kw。試確定此線路上的計(jì)算負(fù)荷。試確定此線路上的計(jì)算負(fù)荷。 解：解： 先求各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷先求各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 金屬切削機(jī)床組金屬切削機(jī)床組 查表，取查表，取K Kd d=0.16 =0.16 Cos

24、=0.5 tan=1.73=0.5 tan=1.73 Pca1=Kd Pca1=Kd PN=0.160.1650kw=8kW Qca1=Pca tan=8kw50kw=8kW Qca1=Pca tan=8kw1.73=13.84kvar1.73=13.84kvar 通風(fēng)機(jī)組通風(fēng)機(jī)組 查表，取查表，取K Kd d=0.8 =0.8 Cos=0.8 tan=0.75=0.8 tan=0.75 有有 Pca2=Kd Pca2=Kd PN=0.8=0.83kw=2.4kW Qca2=Pca tan=2.4kw3kw=2.4kW Qca2=Pca tan=2.4kw0.75=1.8kvar0.75=1.

25、8kvar 電阻爐電阻爐 查表，取查表，取K Kd d=0.7 =0.7 Cos=0.98 tan=0.2=0.98 tan=0.2 有有 Pca3=Kd Pca3=Kd PN=0.7=0.72kW=1.4kW Qca3=Pca tan=1.4kw2kW=1.4kW Qca3=Pca tan=1.4kw0.2=0.28kvar0.2=0.28kvar 380V 380V線路上的總計(jì)算負(fù)荷（取線路上的總計(jì)算負(fù)荷（取K =0.95 =0.95 ） Pca= Pca= K (Pca1+Pca2+Pca3)=0.95(8+2.4+1.4)=11.564kW (Pca1+Pca2+Pca3)=0.95(

26、8+2.4+1.4)=11.564kW Qca= Qca= K (Qca1+Qca2+Qca3)=0.95(13.8+1.4+0.28)=15.17kvar (Qca1+Qca2+Qca3)=0.95(13.8+1.4+0.28)=15.17kvar 07.19 17.15564.11 22 2 2 Q PS ca caca 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 三、功率因數(shù)及其提高三、功率因數(shù)及其提高 1）瞬時(shí)功率因數(shù)）瞬時(shí)功率因數(shù) 瞬時(shí)功率因數(shù)由功率因數(shù)表或相位表直接讀出，或由功瞬時(shí)功率因數(shù)由功率因數(shù)表或相位表直接讀出，或由功 率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出：率表、電流表

27、和電壓表的讀數(shù)按下式求出： 式中：式中：P功率表測(cè)出的三相功率讀數(shù)（功率表測(cè)出的三相功率讀數(shù)（kW）；）； U電壓表測(cè)出的線電壓讀數(shù)（電壓表測(cè)出的線電壓讀數(shù)（kV）；）； I電流表測(cè)出的相電流讀數(shù)（電流表測(cè)出的相電流讀數(shù)（A）。）。 瞬時(shí)功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無功功率的變化情瞬時(shí)功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無功功率的變化情 況。況。 UI P 3 cos 1工廠的功率因數(shù)分類和計(jì)算工廠的功率因數(shù)分類和計(jì)算 瞬時(shí)功率因數(shù)瞬時(shí)功率因數(shù) 平均功率因數(shù)平均功率因數(shù) 自然功率因數(shù)自然功率因數(shù) 總功率因數(shù)總功率因數(shù) 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 2）平均功率因數(shù)）平均功率因數(shù) 平

28、均功率因數(shù)指某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值。平均功率因數(shù)指某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值。 其計(jì)算公式為其計(jì)算公式為 式中：式中： W某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能（某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能（kWh）；由有功）；由有功 電度表讀出。電度表讀出。 V某一時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能（某一時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能（kvarh）；由無）；由無 功電度表讀出。功電度表讀出。 我國(guó)電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，規(guī)定電費(fèi)要按我國(guó)電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，規(guī)定電費(fèi)要按 月平均功率因數(shù)來調(diào)整。上式用以計(jì)算已投入生產(chǎn)的工月平均功率因數(shù)來調(diào)整。上式用以計(jì)算已投入生產(chǎn)的工 業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)。業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)。 2 22

29、)(1 1 cos W V VW W 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 3 3）自然功率因數(shù)）自然功率因數(shù) 未裝設(shè)人工補(bǔ)償裝置時(shí)的功率因數(shù)。未裝設(shè)人工補(bǔ)償裝置時(shí)的功率因數(shù)。 4 4）總功率因數(shù)）總功率因數(shù) 設(shè)置人工補(bǔ)償裝置后的功率因數(shù)。設(shè)置人工補(bǔ)償裝置后的功率因數(shù)。 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 （1）系統(tǒng)中輸送的總電流增加，使得供電系統(tǒng)中的電氣元）系統(tǒng)中輸送的總電流增加，使得供電系統(tǒng)中的電氣元 件，容量增大，從而使工廠內(nèi)部的啟動(dòng)控制設(shè)備、測(cè)量件，容量增大，從而使工廠內(nèi)部的啟動(dòng)控制設(shè)備、測(cè)量 儀表等規(guī)格尺寸增大，因而增大了初投資費(fèi)用。儀表等規(guī)格尺寸增大，因而

30、增大了初投資費(fèi)用。 （2）增加電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗。）增加電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗。 （3）線路的電壓損耗增大。影響負(fù)荷端的異步電動(dòng)機(jī)及其）線路的電壓損耗增大。影響負(fù)荷端的異步電動(dòng)機(jī)及其 它用電設(shè)備的正常運(yùn)行。它用電設(shè)備的正常運(yùn)行。 （4）發(fā)動(dòng)機(jī)出力相對(duì)降低）發(fā)動(dòng)機(jī)出力相對(duì)降低。 2功率因數(shù)對(duì)供電系統(tǒng)的影響功率因數(shù)對(duì)供電系統(tǒng)的影響 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 3功率因數(shù)的提高功率因數(shù)的提高 高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)壓高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)壓 裝置的電力用戶，功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到裝置的電力用戶，功率因數(shù)應(yīng)達(dá)

31、到0.90.9以上，其他用以上，其他用 戶功率因數(shù)應(yīng)在戶功率因數(shù)應(yīng)在0.850.85以上。以上。 人工補(bǔ)償無功功率人工補(bǔ)償無功功率提高自然功率因數(shù)提高自然功率因數(shù) 提高功率因數(shù)提高功率因數(shù) 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 1）提高自然功率因數(shù)）提高自然功率因數(shù) 提高自然功率因數(shù)的方法，即采用降低各用電設(shè)備所需的無功功提高自然功率因數(shù)的方法，即采用降低各用電設(shè)備所需的無功功 率以改善其功率因數(shù)的措施，主要有：率以改善其功率因數(shù)的措施，主要有： 正確選用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和容量，使其接近滿載運(yùn)行；正確選用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和容量，使其接近滿載運(yùn)行； 更換輕負(fù)荷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或者改變輕負(fù)荷

32、電動(dòng)機(jī)的接線；更換輕負(fù)荷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或者改變輕負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的接線； 電力變壓器不宜輕載運(yùn)行；電力變壓器不宜輕載運(yùn)行； 合理安排和調(diào)整工藝流程，改善電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，限合理安排和調(diào)整工藝流程，改善電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，限 制電焊機(jī)、機(jī)床電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的空載運(yùn)轉(zhuǎn)；制電焊機(jī)、機(jī)床電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的空載運(yùn)轉(zhuǎn)； 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 2）人工補(bǔ)償無功功率 當(dāng)采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法后，功當(dāng)采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法后，功 率因數(shù)仍不能達(dá)到率因數(shù)仍不能達(dá)到供用電規(guī)則供用電規(guī)則所要求的數(shù)值所要求的數(shù)值 時(shí)，就需要設(shè)置專門的無功補(bǔ)償電源，人工補(bǔ)償時(shí)，就需要設(shè)置專門的無功補(bǔ)償

33、電源，人工補(bǔ)償 無功功率。無功功率。 人工補(bǔ)償無功功率的方法主要有以下三種：人工補(bǔ)償無功功率的方法主要有以下三種： 并聯(lián)電容器補(bǔ)償并聯(lián)電容器補(bǔ)償: :有級(jí)調(diào)節(jié)，不能平滑調(diào)節(jié)有級(jí)調(diào)節(jié)，不能平滑調(diào)節(jié) 動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償 ：容量大，響應(yīng)時(shí)間快：容量大，響應(yīng)時(shí)間快 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 并聯(lián)電容器原理并聯(lián)電容器原理 p原理：電感性負(fù)載電流滯后電網(wǎng)電壓，而電容原理：電感性負(fù)載電流滯后電網(wǎng)電壓，而電容 器的電流超前電網(wǎng)電壓，這樣就可以完全或部器的電流超前電網(wǎng)電壓，這樣就可以完全或部 分抵消。減小功率因數(shù)角，提高功率因數(shù)。分抵消。減小功率因數(shù)角，提高功率因數(shù)。 p方

34、法：并聯(lián)靜電電容器方法：并聯(lián)靜電電容器 p用靜電電容器（或稱移相電容器、電力電容器）用靜電電容器（或稱移相電容器、電力電容器） 作無功補(bǔ)償以提高功率因數(shù)，是目前工業(yè)企業(yè)作無功補(bǔ)償以提高功率因數(shù)，是目前工業(yè)企業(yè) 內(nèi)廣泛應(yīng)用的一種補(bǔ)償裝置。內(nèi)廣泛應(yīng)用的一種補(bǔ)償裝置。 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)的原理并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)的原理 。為補(bǔ)償后的功率因數(shù)角，為補(bǔ)償前的功率因數(shù)角式中 總的補(bǔ)償容量為 )tan(tan / tantan tan tan 2 2 avC av C R C R CL R L R L PQ P Q RU CU RU CU I I I

35、II I I I I 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 電容器的補(bǔ)償方式電容器的補(bǔ)償方式 無功補(bǔ)償應(yīng)本著就近平衡的原則，低壓設(shè)備的無無功補(bǔ)償應(yīng)本著就近平衡的原則，低壓設(shè)備的無 功功率宜在低壓側(cè)補(bǔ)償，高壓設(shè)備的無功功率應(yīng)功功率宜在低壓側(cè)補(bǔ)償，高壓設(shè)備的無功功率應(yīng) 在高壓側(cè)補(bǔ)償。在高壓側(cè)補(bǔ)償。 補(bǔ)償裝置應(yīng)盡量靠近無功負(fù)荷。補(bǔ)償裝置應(yīng)盡量靠近無功負(fù)荷。 按照補(bǔ)償電容器安裝的位置，分為就地補(bǔ)償和集按照補(bǔ)償電容器安裝的位置，分為就地補(bǔ)償和集 中補(bǔ)償。中補(bǔ)償。 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 圖圖2-3 補(bǔ)償電容器的布置方式補(bǔ)償電容器的布置方式 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程

36、學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 電容器的補(bǔ)償方式電容器的補(bǔ)償方式-就地補(bǔ)償就地補(bǔ)償 就地補(bǔ)償：即對(duì)于容量較大、負(fù)荷平穩(wěn)的用電設(shè)備，在其就地補(bǔ)償：即對(duì)于容量較大、負(fù)荷平穩(wěn)的用電設(shè)備，在其 附近按照其本身無功功率的需要裝設(shè)電容器。附近按照其本身無功功率的需要裝設(shè)電容器。 優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)償效果最好。能最大限度減少系統(tǒng)中流過的優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)償效果最好。能最大限度減少系統(tǒng)中流過的 無功，使供電線路功率及能量損耗降低；線路的截面無功，使供電線路功率及能量損耗降低；線路的截面 積減小；開關(guān)設(shè)備和變壓器容量降低。積減?。婚_關(guān)設(shè)備和變壓器容量降低。 缺點(diǎn)：電容器將隨著用電設(shè)備一同工作和停止，所以缺點(diǎn)：電容器將隨著用電設(shè)備一同工作和

37、停止，所以 利用率較低、投資大、管理不方便；易受機(jī)械振動(dòng)及利用率較低、投資大、管理不方便；易受機(jī)械振動(dòng)及 其他環(huán)節(jié)條件的影響。其他環(huán)節(jié)條件的影響。 對(duì)大容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)而言，補(bǔ)償容量應(yīng)按照輕負(fù)荷時(shí)電機(jī)對(duì)大容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)而言，補(bǔ)償容量應(yīng)按照輕負(fù)荷時(shí)電機(jī) 所需要的無功功率計(jì)算，以免輕負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)過補(bǔ)償。所需要的無功功率計(jì)算，以免輕負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)過補(bǔ)償。 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 供電技術(shù)電子課件 電容器的補(bǔ)償方式電容器的補(bǔ)償方式-集中補(bǔ)償集中補(bǔ)償 集中補(bǔ)償：將電容器集中裝設(shè)在變電所的母線上，以專用的集中補(bǔ)償：將電容器集中裝設(shè)在變電所的母線上，以專用的 開關(guān)控制。開關(guān)控制。 優(yōu)點(diǎn)：和就地補(bǔ)償相比，所需電容器總?cè)萘枯^少，即電優(yōu)點(diǎn)：和就地補(bǔ)償相比，所需電容器總?cè)萘枯^少，即電 容器的利用率較高。容器的利用率較高。 缺點(diǎn)：補(bǔ)償效果稍差。缺點(diǎn)：補(bǔ)償效果稍差。 具體分為：分組集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和高壓集中補(bǔ)償。具體分為：分組集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和高壓集中補(bǔ)償。 低壓集中補(bǔ)償：補(bǔ)償?shù)蛪杭醒a(bǔ)償：補(bǔ)償6(10)kV變壓器低壓側(cè)的無功功率。變壓器低壓側(cè)的無功功率。 高壓集中補(bǔ)償：主要補(bǔ)償高壓用電設(shè)備的無功功率和高壓集中補(bǔ)償：主要補(bǔ)償高壓用